[發明專利]基于圖像的井下人員測距定位監測方法

在審

• 申請號: 201810630452.6
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN109085534A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 劉毅;梁嬌
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01S5/16
• 分類號: G01S5/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于圖像的井下人員測距定位監測方法，其特征在于:在煤礦井下掘進工作面、采煤工作面和巷道放置攝像機，采集包括佩戴礦燈的井下人員視頻圖像數據，對視頻圖像數據中包含的礦燈進行識別，并通過對礦燈形狀的檢測和攝像機安裝位置及角度數據處理得到井下人員位置數據；處理過程包括：

a.對采集的圖像進行灰度化處理；

b.檢測圖像中滿足灰度值大于設定灰度閾值T₁且連通的像素數目大于設定閾值S₁的區域，如檢測到滿足以上條件的區域，則繼續執行步驟c；

c.對圖像進行邊緣檢測得到圖像中所包含物體的邊緣圖形；

d.判定步驟d處理得到的邊緣圖形是否為礦燈，如判定為礦燈，執行步驟e；

e.根據礦燈圖形的長軸長度、礦燈燈頭直徑和攝像機采集視頻圖像時的焦距值計算得到礦燈與攝像機距離；

f.根據礦燈與攝像機距離、攝像機位置坐標和攝像機偏轉角度確定井下人員位置；

當監測到井下人員位置與設定的警戒區域重合則發出報警信號。

2.如權利要求1所述的井下人員測距定位監測方法，其特征在于：權利要求1的步驟c邊緣檢測方法包括，用一階偏導的有限差分來計算梯度的幅值和方向，設f(x,y)為圖像，f(x,y)的梯度用2×2一階有限差分近似式求解，檢測過程包括：

a.計算x,y的偏導數的兩個陣列f'_x(x,y)與f'_y(x,y)：

f'_x(x,y)≈G_x＝[f(x+1,y)-f(x,y)+f(x+1,y+1)-f(x,y+1)]/2

f'_y(x,y)≈G_y＝[f(x,y+1)-f(x,y)+f(x+1,y+1)-f(x+1,y)]/2

b.由一階差分卷積模板和得到2個梯度的幅值和方向：

c.對梯度幅值進行非極大值抑制，用雙閾值算法進行檢測和鏈接真正的邊緣。

3.如權利要求1所述的井下人員測距定位監測方法，其特征在于：權利要求1的步驟c邊緣檢測方法包括，使用兩個(3x3)矩陣來對原圖進行卷積運算以計算出兩個方向的灰度差分(偏導)的估計值；式中f(x,y)為被檢測圖像，G_x和G_y分別是在橫向及縱向的灰度偏導的近似值，再計算每個點的梯度值G，若梯度G大于設定閾值G_max，則判定該點是邊緣點。

4.如權利要求1所述的井下人員測距定位監測方法，其特征在于：步驟d礦燈判定過程包括：

a.取被測圖形邊緣上不同位置的5個點，通過運算判定被測圖形是否為橢圓，得到橢圓的特征參數組P₀；

b.另取被測圖形邊緣上的M組點，每組5個點，通過橢圓判定運算，得到N個橢圓，并得到特征參數組P₁～P_N；

c.將步驟b得到的P₁～P_N分別與P₀進行距離誤差判定，若滿足設定判定條件的橢圓數超過設定閾值S₂，則判定特征參數組為P₀的橢圓為候選橢圓；

d.計算被測圖形邊緣每一個像素點距離候選橢圓的距離的值，如距離小于設定的閾值T的像素點的數目超過給定閾值S₃，則判定該被測圖形為礦燈。

5.如權利要求4所述礦燈判定方法，其特征在于：步驟a和步驟b中橢圓判定運算的過程為，將5個點坐標分別代入以下方程x²+2Bxy+Cy²+2Dx+2Ey+F＝0，得到5個方程，解由這5個方程形成的方程組，如方程有解，且得到的解滿足

則判定該被測圖形為橢圓。

6.如權利要求4所述礦燈判定方法，其特征在于：橢圓的特征參數包括橢圓圓心坐標、橢圓的長軸長度、橢圓的短軸長度。